面向工程力學(xué)專業(yè)的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程改革探討

黃學(xué)偉，李曉玉，劉雯雯

(鄭州大學(xué) 力學(xué)與安全工程學(xué)院，鄭州 450001)

結(jié)構(gòu)力學(xué)是力學(xué)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，在工程力學(xué)專業(yè)的課程教學(xué)中處于承上啟下的地位，課程的主要任務(wù)集中在理論力學(xué)和材料力學(xué)上，進一步講述了構(gòu)件內(nèi)力分布的規(guī)律，注重培養(yǎng)學(xué)生的力學(xué)應(yīng)用能力和動手能力。結(jié)構(gòu)力學(xué)的傳統(tǒng)教學(xué)中，教學(xué)知識點多，教學(xué)難度大，課時在不同程度上被壓縮，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，需對結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的教學(xué)環(huán)節(jié)進行改革，提升教學(xué)質(zhì)量。

1 工程力學(xué)專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)存在的問題

1.1 學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高

工程力學(xué)專業(yè)的學(xué)生有一部分是高考調(diào)劑過來的，對專業(yè)的認同性不高，對課程產(chǎn)生了畏難情緒。結(jié)構(gòu)力學(xué)課程一般安排在大三學(xué)年，但大三學(xué)年專業(yè)課較多，學(xué)習(xí)任務(wù)繁重，課程本身難度偏大，不能激起學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。

1.2 教學(xué)內(nèi)容滯后

目前，結(jié)構(gòu)力學(xué)還是以手算為主，教學(xué)內(nèi)容上主要是理論教學(xué)，實驗教學(xué)匱乏，容易使學(xué)生陷入題海戰(zhàn)術(shù)，忽略了對力學(xué)基本原理的掌握，很難與實際工程結(jié)合起來。

1.3 現(xiàn)代教學(xué)手段的應(yīng)用具有不確定性

采用多媒體教學(xué)課件可將結(jié)構(gòu)力學(xué)中的概念、原理直觀表現(xiàn)出來，手機上使用雨課堂或?qū)W習(xí)通便可對課程進行管理，這些資源的合理利用可以增強課堂的吸引力，使學(xué)生踴躍參與到課堂教學(xué)中。各高校也采用各種平臺來開展網(wǎng)絡(luò)課堂教育，促進了結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的線上平臺建設(shè)，但也增加了學(xué)生在課堂上通過手機進行娛樂的可能性，增加了學(xué)生的不可控性，而且在線課堂看不到學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，很難達到線下教學(xué)中的互動效果。

1.4 考核方式單一

目前，結(jié)構(gòu)力學(xué)的評價考核多以閉卷考試的形式來開展，期末考試試卷多采用經(jīng)典題型來對學(xué)生進行考核和打分，導(dǎo)致學(xué)生對結(jié)構(gòu)力學(xué)基本原理的理解過于膚淺。

2 工程力學(xué)專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革與探索

2.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)力學(xué)思維

工程力學(xué)專業(yè)的學(xué)生應(yīng)注重力學(xué)思維的培養(yǎng)。力學(xué)具有數(shù)學(xué)與工程的雙重屬性，可以將工程問題簡化為數(shù)學(xué)問題，還可以將數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換為工程，用來指導(dǎo)工程實踐。結(jié)構(gòu)力學(xué)主要講解桿系結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)在工程中普遍存在，主要培養(yǎng)學(xué)生的工程意識。在課堂教學(xué)中，應(yīng)介紹結(jié)構(gòu)中相關(guān)的力學(xué)理論方法，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力，并將工程問題轉(zhuǎn)化為力學(xué)模型。

2.2 改革教學(xué)方法，采用多元化教學(xué)手段

結(jié)構(gòu)力學(xué)傳統(tǒng)的教學(xué)方式基本都是以教材和板書為主要載體，但這種形式能夠承載的信息量有限，再加上縮減學(xué)時的現(xiàn)狀，很難提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。隨著多媒體教學(xué)方法的開展，抽象的教學(xué)內(nèi)容可以生動展示出來，但過多依賴多媒體教學(xué)可能會造成上課易懂，下課不會的情況。在課程教學(xué)中，需同時兼顧兩種教學(xué)方式，基于不同的教學(xué)內(nèi)容，可選擇合適的教學(xué)方式來提高教學(xué)質(zhì)量。

演示實驗法：實驗教學(xué)是工科教學(xué)中非常重要的一個環(huán)節(jié)，但相對于其他力學(xué)比較成熟的實驗室而言，結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗室還比較缺乏。應(yīng)增加課堂演示實驗，作為課堂教學(xué)的良好補充。部分演示實驗可采用PPT動畫演示和數(shù)值模擬試驗演示，這些形式便于實施。

工程案例法：一些學(xué)生缺乏相關(guān)的依托專業(yè)背景，對工程實際的認識不夠深入，應(yīng)多利用結(jié)構(gòu)力學(xué)的相關(guān)知識來解釋力學(xué)現(xiàn)象，比如以石拱橋為例，鼓勵學(xué)生用力學(xué)原理對拱橋的優(yōu)劣勢進行分析和解釋。

實踐教學(xué)法：傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)課堂一般多進行關(guān)于計算題的解答，并強調(diào)解答中的技巧性，但學(xué)生往往忽略了這種計算解答與實際工程的關(guān)系。在教學(xué)中，可以適量增加關(guān)于結(jié)構(gòu)模型設(shè)計的內(nèi)容，加深理論與實踐的聯(lián)系。例如，在講解結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算時，可以利用硬紙板或竹片作為材料來制作不同類型的橋梁，通過結(jié)構(gòu)力學(xué)計算其受力，通過載重試驗對比不同類型橋梁的承載能力。

互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)法：在教學(xué)方式上，網(wǎng)絡(luò)教育平臺發(fā)揮了不可替代的作用，課上教學(xué)內(nèi)容可以提前上傳到互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺上，學(xué)生可以提前預(yù)習(xí)。上課結(jié)束后，可將討論交流的重點內(nèi)容上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上，以便學(xué)生及時進行復(fù)習(xí)和鞏固。教師還可以錄制一些附加視頻供學(xué)生學(xué)習(xí)，提高課程的深度和廣度。

2.3 改革教學(xué)考核方式，引入過程考核機制

結(jié)構(gòu)力學(xué)傳統(tǒng)的考核方式主要依據(jù)教材，容易出現(xiàn)重成績輕過程的問題，即使增加平時成績的占比，但也僅以課后習(xí)題作業(yè)和課堂考勤為基礎(chǔ)，不能反映出學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的綜合能力。結(jié)構(gòu)力學(xué)課程需引入過程考核機制，在傳統(tǒng)考核的基礎(chǔ)上注重過程考核，更好地評價學(xué)生在學(xué)習(xí)中的綜合能力。要擴大平時成績的來源，如結(jié)構(gòu)模型設(shè)計、隨堂測驗、課程大作業(yè)等?？蓪W(xué)有余力且對結(jié)構(gòu)力學(xué)感興趣的學(xué)生組成小組，以結(jié)構(gòu)力學(xué)設(shè)計大賽為依托，加強結(jié)構(gòu)力學(xué)基本原理在工程實踐中的應(yīng)用，鼓勵學(xué)生用力學(xué)思維進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。